JP2001025865A - Welding method of small diameter tube - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、各種金属配管や熱
交換器の伝熱管等を構成する小口径管の溶接方法に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for welding small-diameter pipes constituting various metal pipes and heat transfer tubes of a heat exchanger.
【０００２】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
外径が５０ｍｍ以下の小口径管を突き合わせ溶接する方
法としては、例えば、図７に示すように、その小口径管
１，１同士の突き合わせ端部にＶ型の開先を形成すると
共に、その開先の間に裏波を出すためのリング状のイン
サート２を挿入し、その外側からＴＩＧ溶接機４等によ
ってその開先内に溶加材３を肉盛りしながら溶接する方
法が一般的である。2. Description of the Related Art
As a method of butt-welding small-diameter pipes having an outer diameter of 50 mm or less, for example, as shown in FIG. 7, a V-shaped groove is formed at the butt end of the small-diameter pipes 1 and A general method is to insert a ring-shaped insert 2 for producing an underflow between grooves, and to weld the filler material 3 into the groove from outside by inserting a TIG welding machine 4 or the like. is there.
【０００３】しかしながら、このような従来の溶接方法
にあっては、溶加材３を使用することから溶着金属量が
多くなって溶接変形が大きくなったり、また、健全な裏
波ビートを確保するためには高度な溶接技術を要すると
いった欠点がある。[0003] However, in such a conventional welding method, since the filler metal 3 is used, the amount of the deposited metal is increased and the welding deformation is increased, and a sound Uranami beat is secured. For this purpose, there is a disadvantage that an advanced welding technique is required.
【０００４】しかも、溶接開始前に、小口径管１，１の
端面にその口径に応じたＶ型開先を加工したり、その小
口径管１，１の材質に応じたインサートリング２や溶加
材３を用意してセットしなければならない等といった煩
わしい段取りが必要となるため、溶接効率も低いといっ
た欠点がある。In addition, prior to the start of welding, a V-shaped groove corresponding to the diameter of the small-diameter pipes 1, 1 is formed on the end faces of the small-diameter pipes 1, 1 or an insert ring 2 or a welding pipe corresponding to the material of the small-diameter pipe 1, 1. There is a disadvantage that welding efficiency is low because a troublesome setup such as the need to prepare and set the additive 3 is required.
【０００５】そこで、本発明はこのような課題を有効に
解決するために案出されたものであり、その目的は、小
口径管同士の突き合わせ溶接を容易且つ効率的に行うこ
とができる新規な小口径管の溶接方法を提供するもので
ある。The present invention has been devised in order to effectively solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a novel butt welding between small-diameter pipes that can be easily and efficiently performed. An object of the present invention is to provide a method for welding small-diameter pipes.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、小口径管の突き合わせ端部をそれぞれＩ型
開先に加工し、この開先同士を突き合わせた状態で保持
してその突き合わせ部の外側に活性化フラックスを塗布
・乾燥させた後、この活性化フラックス塗布部の上から
その突き合わせ部をアークで溶接し、その後、さらにこ
の溶接部をアークで再溶融してその溶接部に余盛りを形
成するようにしたものである。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, the butted ends of small-diameter pipes are machined into I-shaped grooves, and the grooves are held in a state of being butted with each other. After the activation flux is applied to the outside of the butt portion and dried, the butt portion is welded with an arc from above the activated flux application portion, and then the weld portion is further re-melted with an arc to form the weld portion. The extra height is formed at the end.
【０００７】すなわち、活性化フラックスを用いてアー
ク溶接することによって、アークの広がりが抑えられて
アークが絞られ、電流密度が上がって母材の溶け込みが
深くなるため、母材への入熱が低くなって母材の熱影響
が少なくなる。また、溶加材を用いることなく余盛りを
形成することができるため、溶融部の体積も小さくなっ
て熱変形も少なくなる。That is, by performing arc welding using an activating flux, the spread of the arc is suppressed, the arc is narrowed, the current density increases, and the penetration of the base material is deepened. And the thermal effect of the base material is reduced. In addition, since an extra bank can be formed without using a filler material, the volume of the fusion zone is reduced, and thermal deformation is reduced.
【０００８】この結果、良好な裏波ビードが形成されて
良質な溶接を容易に施すことが可能となる。[0008] As a result, a good backside bead is formed, and high quality welding can be easily performed.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】次に、本発明を実施する好適一形
態を添付図面を参照しながら説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
【００１０】図１は、本発明に係る小口径管１，１の溶
接方法の実施の一形態を示したものである。FIG. 1 shows an embodiment of a method for welding small diameter pipes 1 and 1 according to the present invention.
【００１１】図示するように、本発明に係る小口径管
１，１の溶接方法は、先ず、口径及び肉厚が同一の小口
径管１，１の端部をそれぞれＩ型開先に加工し、その開
先同士を直線状に突き合わせる。尚、通常、本発明に用
いられるような小口径管１，１の突き合わせ端部は、加
工製作上その殆どがＩ型開先になっているため、特に本
発明を実施するために開先加工を施すことは少なく、そ
の加工工程は殆ど省略することができるか、あるいはバ
リ等や汚れを除去する程度の軽作業となると考えられ
る。また、この小口径管１，１の外径としては、一般に
６〜５０ｍｍであり、肉厚は２〜６ｍｍ程度のものを対
象とするが、場合によっては、この範囲を外れるもので
あっても良い。また、この小口径管１，１の材質として
は突き合わせ溶接可能な金属であれば、特に限定される
ものではないが、例えば、耐食性に優れたステンレス鋼
や炭素鋼等が最も多く適用されるものと考えられる。As shown in the drawing, in the method for welding small diameter pipes 1 and 1 according to the present invention, first, the ends of the small diameter pipes 1 and 1 having the same diameter and wall thickness are each processed into an I-shaped groove. Then, the grooves are butted against each other in a straight line. In general, most of the butted ends of the small-diameter pipes 1 and 1 used in the present invention have an I-shaped bevel in processing and production. It is conceivable that the working process can be almost omitted, or the work becomes light enough to remove burrs and dirt. The outer diameter of the small-diameter pipes 1 and 1 is generally 6 to 50 mm, and the thickness of the small-diameter pipes 1 and 1 is about 2 to 6 mm. good. The material of the small-diameter pipes 1 and 1 is not particularly limited as long as it is a metal that can be butt-welded. For example, stainless steel or carbon steel having excellent corrosion resistance is most often used. it is conceivable that.
【００１２】次に、このようにしてその端部を突き合わ
せたならば、図示しない治具等によってその状態を保持
したまま、その突き合わせ端部に沿ってその外側に、液
状の活性化フラックス５を一定の厚さで帯状に塗布し、
これに熱風をあてるかそのまましばらく放置して自然乾
燥させる。ここで、活性化フラックス５の塗布方法とし
ては特に限定されるものではないが、例えば、刷毛塗り
あるはスプレーガン等を用いて塗布する方法が適当であ
る。また、この活性化フラックス５は、活性化フラック
ス粉末をアルコール等の有機溶剤に溶かして練り合わせ
たものであり、上述した塗布方法によって容易に突き合
わせ端部に沿って塗布することができる。また、この活
性化フラックス粉末は、ＳｉＯ2 ，ＮａＦ，ＴｉＯ2 ，
Ｔｉ，Ｃｒ2 Ｏ3 を主成分とする粉末であり、その成分
比率としては、例えば、ＳｉＯ2，：５７．３％，Ｎａ
Ｆ：６．４％，ＴｉＯ2 ：１３．６％，Ｔｉ：１３．６
％，Ｃｒ2 Ｏ3 ：９．１％が適当である。Next, when the ends are butted in this manner, the liquid activation flux 5 is applied to the outside along the butted ends while maintaining the state by a jig or the like (not shown). Apply in a band with a certain thickness,
Apply hot air or leave it for a while to dry naturally. Here, the application method of the activation flux 5 is not particularly limited, but for example, a method of applying using a brush coating or a spray gun is suitable. The activated flux 5 is obtained by dissolving the activated flux powder in an organic solvent such as alcohol and kneading the same, and can be easily applied along the butt end by the above-described coating method. The activated flux powder is composed of SiO 2 , NaF, TiO 2 ,
It is a powder containing Ti, Cr 2 O 3 as a main component, and its component ratio is, for example, SiO 2 , 57.3%, Na
F: 6.4%, TiO 2 : 13.6%, Ti: 13.6
%, Cr 2 O 3 : 9.1% is appropriate.
【００１３】そして、このようにして活性化フラックス
５を塗布し、これが乾燥したならば、その上からその突
き合わせ線に沿って電極４を位置させ、プラズマアーク
溶接を施すことで、従来の熟練工が行った溶接と同様な
健全な溶接を行うことが可能となる。Then, the activation flux 5 is applied in this manner, and when it is dried, the electrode 4 is positioned along the butt line from above, and plasma arc welding is performed. It is possible to perform the same sound welding as the welding performed.
【００１４】具体的には、その突き合わせ端部の内側に
安定した裏波ビード形状が形成されると共に母材の熱影
響や熱変形が少なくなり、優れた機械的特質を得ること
ができる。More specifically, a stable Uranami bead shape is formed inside the butt end, and the heat influence and thermal deformation of the base material are reduced, so that excellent mechanical characteristics can be obtained.
【００１５】これは、図２に示すように、溶接前に塗布
した活性化フラックスから溶接時に蒸発した分子がタン
グステン電極から放射された電子と結合してアークの周
囲にバリアを形成し、アークの広がりを抑えながら溶接
を行うからである。すなわち、アークが絞られることに
より、電流密度が上がって母材の溶け込みが深くなり、
その結果、母材への入熱が低くなるため母材の熱影響が
少なくなる。This is because, as shown in FIG. 2, molecules evaporated during welding from the activated flux applied before welding combine with electrons emitted from the tungsten electrode to form a barrier around the arc, thereby forming a barrier around the arc. This is because welding is performed while suppressing the spread. In other words, when the arc is narrowed, the current density increases, and the penetration of the base material increases,
As a result, the heat input to the base material is reduced, so that the heat effect of the base material is reduced.
【００１６】従って、本発明方法によれば、従来の溶接
方法のように高度な溶接技術を要することなく、健全な
裏波ビートを容易に確保することが可能となる。しか
も、溶接開始前に、小口径管１，１の端面にその口径に
応じたＶ型開先を加工したり、その小口径管１，１の材
質に応じたインサートや溶加材等を用意してセットする
等といった煩わしい段取りも不要となり、優れた溶接作
業効率を発揮することができる。Therefore, according to the method of the present invention, it is possible to easily secure a sound Uranami beat without requiring advanced welding techniques unlike the conventional welding method. Moreover, before starting welding, V-shaped grooves corresponding to the diameter of the small-diameter pipes 1, 1 are machined on the end faces of the small-diameter pipes 1, 1 and inserts, filler materials, etc., corresponding to the material of the small-diameter pipes 1, 1 are prepared. This eliminates the need for cumbersome setups such as setting in such a way that the welding efficiency is excellent.
【００１７】そして、さらに、この溶接部の外側に新た
な活性化フラックスを塗布し、同様な再溶融を少なくと
も２度以上繰り返すことにより、溶接部外面が盛り上が
って余盛りが形成され、適正な余盛りを確保することが
できる。すなわち、２度以上再溶融を繰り返すことで、
従来のように溶加材を使用しなくとも再溶融による熱収
縮で所定の余盛りを確保することが可能となる。この結
果、従来のように溶加材を用いる必要がなくなるため、
溶融部の体積も小さくなって熱変形も少なくなる。Further, a new activating flux is applied to the outside of the welded portion, and the same remelting is repeated at least twice or more, so that the outer surface of the welded portion is raised to form a surplus, and an appropriate surplus is formed. The prime can be secured. That is, by repeating remelting twice or more,
Even if a filler material is not used as in the related art, it is possible to secure a predetermined margin by heat shrinkage due to re-melting. As a result, there is no need to use a filler material as in the prior art,
The volume of the fusion zone is also reduced, and thermal deformation is reduced.
【００１８】尚、本発明方法において使用する溶接機械
としては、特に限定されるものではないが、例えば、Ｔ
ＩＧ溶接による水冷式溶接ヘッドを用いることでより簡
単且つ正確に小口径管同士の突き合わせ溶接を施すこと
が可能となる。The welding machine used in the method of the present invention is not particularly limited.
By using a water-cooled welding head by IG welding, butt welding of small-diameter pipes can be performed more easily and accurately.
【００１９】[0019]
【実施例】（実施例１）端部をＩ型開先加工したＳＵＳ
３０４配管（外径２５ｍｍ，肉厚４ｍｍ）同士を突き合
わせ、その突き合わせ部外側に活性化フラックスを幅約
１ｃｍで刷毛塗りした後、これを熱風で完全に乾燥した
後、この活性フラックスの上から開先線に沿ってアーク
溶接を施して両者を突き合わせ溶接した。(Example 1) SUS with an I-shaped bevel at the end
304 pipes (outside diameter 25 mm, wall thickness 4 mm) are butted together, and an activated flux is brush-applied with a width of about 1 cm to the outside of the abutted portion. Both parts were butt-welded by performing arc welding along the front line.
【００２０】尚、この活性フラックスは、ＳｉＯ2 ，：
５７．３％，ＮａＦ：６．４％，ＴｉＯ2 ：１３．６
％，Ｔｉ：１３．６％，Ｃｒ2 Ｏ3 ：９．１％の成分か
らなる活性フラックス粉末をアルコールに溶かして液状
にしたものを用いた。また、溶接条件としては、チュー
ブウェルダーを使い活性フラックスを塗布し、ノンフィ
ラーで２度パスで溶接を行った。The active flux is SiO 2 ,:
57.3%, NaF: 6.4%, TiO 2 : 13.6
%, Ti: 13.6%, Cr 2 O 3 : 9.1% An active flux powder composed of components dissolved in alcohol and made liquid was used. As for welding conditions, an active flux was applied using a tube welder, and welding was performed twice with a non-filler.
【００２１】そして、このＳＵＳ３０４配管を縦方向に
切断してその内側を観察した結果、図３に示すようにそ
の開先線の内側には均質な裏波ビードが形成されるのが
確認された。また、その溶接部を切断し、その断面マク
ロを観察したところ、図４に示すように、その溶融部は
一定の幅で完全に内側まで達し、しかもその溶融体積は
小さいものであった。As a result of cutting the SUS304 pipe in the vertical direction and observing the inside thereof, it was confirmed that a uniform Uranami bead was formed inside the groove as shown in FIG. . In addition, when the welded portion was cut and the cross-sectional macro was observed, as shown in FIG. 4, the fused portion reached a certain width completely to the inside and had a small fused volume.
【００２２】これに対し、活性化フラックスを用いない
他は、上記と同様な条件で溶接した比較例では、図５及
び図６に示すように、その溶融部が開先線の内側にまで
達することなく、不完全な溶接になってしまった。On the other hand, in the comparative example where welding was performed under the same conditions as above except that the activation flux was not used, as shown in FIGS. 5 and 6, the molten portion reached the inside of the groove line. Without any imperfect welding.
【００２３】この結果からもわかるように、同じ溶接条
件であっても活性化フラックスを用いた場合と用いない
場合とではその溶接結果が大きく異なることが判明し
た。すなわち、上述したように活性化フラックスを用い
ると、アークが絞られて溶け込み深さが深くなり、その
結果健全な裏波ビードが形成されると共に溶融体積が小
さくなって母材の熱変形が小さくなることが確認され
た。As can be seen from the results, it has been found that the welding results are significantly different between the case where the activating flux is used and the case where the activating flux is not used even under the same welding conditions. That is, when the activation flux is used as described above, the arc is narrowed and the penetration depth is increased, and as a result, a sound Uranami bead is formed and the molten volume is reduced, so that the thermal deformation of the base material is reduced. It was confirmed that it became.
【００２４】（実施例２）ステンレス鋼からなる小口径
管と炭素鋼からなる小口径管をそれぞれ本発明の方法に
よって突き合わせ溶接し、その溶接金属部の化学成分を
調査し、その結果を表１に示す。Example 2 A small-diameter pipe made of stainless steel and a small-diameter pipe made of carbon steel were butt-welded by the method of the present invention, and the chemical composition of the weld metal was investigated. Shown in
【００２５】[0025]
【表１】 [Table 1]
【００２６】この結果、表１からもわかるように、ステ
ンレス鋼及び炭素鋼のいずれの小口径管であっても溶接
による化学成分の変化は極僅かであり、母材に与える影
響は殆どないことがわかる。As a result, as can be seen from Table 1, the change in chemical composition due to welding is very small, regardless of the stainless steel or carbon steel small diameter pipe, and has little effect on the base metal. I understand.
【００２７】（実施例３）ステンレス鋼からなる小口径
管に対し、活性フラックスを用いて溶接した場合とその
溶融回数が母材の化学成分に及ぼす影響を調べ、その結
果を表２に示す。Example 3 The effect of the welding on the small diameter pipe made of stainless steel using an active flux and the number of times of melting on the chemical composition of the base metal was examined.
【００２８】[0028]
【表２】 [Table 2]
【００２９】この結果、表２からもわかるように、化学
成分の変化は極僅かであるか、計量誤差の範囲であり、
溶融回数が母材に与える影響は殆どないことがわかる。As a result, as can be seen from Table 2, the change of the chemical component is extremely small or is within the range of the measurement error.
It can be seen that the number of meltings has little effect on the base material.
【００３０】[0030]
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、高度な溶
接技術を要することなく、良質で健全な小口径管の溶接
を行うことができる。また、煩わしい溶接前作業が簡略
化され、溶接作業効率も向上する等といった優れた効果
を発揮することができる。As described above, according to the present invention, high-quality and sound small-diameter pipes can be welded without requiring advanced welding techniques. In addition, an excellent effect such as troublesome pre-welding work can be simplified and the welding work efficiency can be improved.
【図１】本発明に係る小口径管の溶接方法の実施の一形
態を示す工程図である。FIG. 1 is a process chart showing one embodiment of a method for welding a small diameter pipe according to the present invention.
【図２】活性化フラックスによるアークの作用を示す説
明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an action of an arc by an activation flux.
【図３】本発明方法によって得られた小口径管の溶接部
内面を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing an inner surface of a welded portion of a small-diameter pipe obtained by the method of the present invention.
【図４】本発明方法によって得られた小口径管の溶接部
断面を示す顕微鏡写真図である。FIG. 4 is a micrograph showing a cross section of a welded portion of a small-diameter pipe obtained by the method of the present invention.
【図５】活性化フラックスを用いないで溶接された小口
径管の溶接部内面を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a welded inner surface of a small-diameter pipe welded without using an activation flux.
【図６】活性化フラックスを用いないで溶接された小口
径管の溶接部断面を示す顕微鏡写真図である。FIG. 6 is a photomicrograph showing a welded section of a small-diameter pipe welded without using an activation flux.
【図７】従来の小口径管の要請方法の一例を示す工程図
である。FIG. 7 is a process chart showing an example of a conventional method for requesting a small-diameter pipe.
１ 小口径管 ２ インサートリング ３ 溶加材 ４ 電極 ５ 活性化フラックス DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Small diameter pipe 2 Insert ring 3 Filler 4 Electrode 5 Activation flux
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB06 BB07 CA01 CC03 CC04 DC05 DC06 DD01 EA07 4E081 AA12 AA14 BA02 BA19 BA23 BA27 BB03 BB13 BB15 CA07 CA11 DA01 DA11 FA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4E001 AA03 BB06 BB07 CA01 CC03 CC04 DC05 DC06 DD01 EA07 4E081 AA12 AA14 BA02 BA19 BA23 BA27 BB03 BB13 BB15 CA07 CA11 DA01 DA11 FA01
Claims (3)
型開先に加工し、この開先同士を突き合わせた状態で保
持してその突き合わせ部の外側に活性化フラックスを塗
布・乾燥させた後、この活性化フラックス塗布部の上か
らその突き合わせ部をアークで溶接し、その後、さらに
この溶接部をアークで再溶融してその溶接部に余盛りを
形成するようにしたことを特徴とする小口径管の溶接方
法。1. The butt ends of small diameter pipes are
After processing into a mold groove, holding the grooves in abutted condition and applying and drying the activation flux outside the butted portion, the butted portion is arced from above the activated flux applied portion. And then re-melting the welded portion with an arc to form a margin at the welded portion.
ｍであり、かつ肉厚が２〜６ｍｍのものを用いることを
特徴とする請求項１に記載の小口径管の溶接方法。2. The small diameter pipe has an outer diameter of 6 to 50 m.
The method for welding a small-diameter pipe according to claim 1, wherein a pipe having a thickness of 2 to 6 mm is used.
Ｏ2 ，ＮａＦ，ＴｉＯ2，Ｔｉ，Ｃｒ2 Ｏ3 を主成分と
する粉末を有機溶剤で溶かして液状としたものを用いる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の小口径管の溶
接方法。3. The method according to claim 1, wherein the activating flux is Si.
3. The small-diameter pipe welding according to claim 1, wherein a powder mainly composed of O 2 , NaF, TiO 2 , Ti, and Cr 2 O 3 is dissolved in an organic solvent to be in a liquid state. Method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11195826A JP2001025865A (en) | 1999-07-09 | 1999-07-09 | Welding method of small diameter tube |
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